Caractéristiques [1]
Propriétés physico-chimiques
-
Température de fusion
240-270 °C -
Température de transition vitreuse
95 °C
Solubilité
Les polystyrènes sont solubles dans la plupart des solvants organiques.
- Cétones
- Styrène
Stabilité
Les polystyrènes sont des polymères de faible densité ayant une bonne résistance aux acides faibles, aux bases et aux huiles.
- Acides dilués
- Huiles
Additifs
-
Charges :
- Fibres de verre
- Noir de carbone
- Mica
- Carbonate de calcium
-
Colorants :
- Colorants solides à haute température
-
Divers :
- Benzophénone (stabilisants UV)
- Agents antistatiques
- Stéarates (lubrifiant)
- Stéaramides (lubrifiant)
- Cire naturelle (lubrifiant)
- Anti-oxydants
Mise en œuvre
Utilisation des polymères
En fonction du degré de polymérisation (longueur de la chaine polymère) le polystyrène commence à se déformer sous l’effet de la chaleur entre 70 et 100 °C. Il se présente sous la forme d’un fluide visqueux vers 140-180 °C.
Il est livré sous des formes commerciales diverses : poudres, granulés, billes, pâtes, solutions et émulsions, demi-produits (feuilles, plaques, tubes, profilés…).
Le polystyrène est le plus souvent sans charge pour respecter sa transparence naturelle.
Produits allégés et expansés.
On distingue généralement :
- les polystyrènes allégés , de densité comprise entre 0,7 et 1, obtenus :
• soit par procédé chimique : un agent porogène (azodicarbonamide, bicarbonate de sodium…) libère par action de la chaleur un gaz inerte (anhydride carbonique, azote…) dans la matière fondue ;
• soit par procédé physique : de l’azote, du CO2, ou pentane est envoyé sous pression dans le polystyrène fondu ;
- les polystyrènes expansés de très faible densité : la polymérisation est effectuée avec incorporation de n-pentane à raison d’environ 6 % dans le mélange. La polymérisation se fait en suspension dans l’eau. Les perles ainsi obtenues subissent une expansion en deux étapes : préexpansion des perles de polystyrène à la vapeur d’eau (ou la vapeur d’eau remplace partiellement le pentane) et expansion à plus haute température. Les billes ainsi obtenues sont collées entre elles pour obtenir des blocs de densité d’environ 10 kg/m3.
Solvants intervenant dans les procédés
De nombreux solvants organiques sont utilisés pour les opérations de collage et d'imprégnation. Par exemple :
- le styrène (FT-2) lui-même,
- les hydrocarbures aromatiques tels que le toluène (FT-74), le xylène (FT-77), le cyclohexane (FT-17), la méthylcyclohexane ;
- les hydrocarbures chlorés tels que le 1,1,1 trichloroéthane, le chlorure de méthylène (FT34) ;
- les cétones telles que l'acétone (FT-3), la méthyléthylcétone (FT-14), la méthylisobutylcétone (FT-56), la cyclohexanone (FT-39) ;
Leur emploi diminue de plus en plus car la profession les substitue par des solutions moins dangereuses.
Procédés mis en oeuvre
| Procédé | Gamme de température (°C) | Informations complémentaires |
|---|---|---|
| Etuvage | 70-80 | Le préchauffage dans une étuve avant mise en œuvre permet d'éliminer l'humidité. |
| Injection-moulage | 160-220 | |
| Extrusion | 180-200 | Le PS peut être transformé par extrusion pour obtenir des feuilles, plaques, profilés. Les températures sont de l’ordre de 180-200 °C. Co-extrusion. Cette technique permet l’obtention de matériaux multicouches afin d’associer les avantages de plusieurs polymères. Par exemple, la coextrusion du polystyrène cristal sur du polystyrène choc. |
| Extrusion-soufflage | 180-200 | Technique très peu utilisée qui permet cependant de fabriquer des flacons à usage alimentaire et pour la parfumerie. |
| Coupe fil chaud | 400 °C | |
| Thermoformage | Température ambiante 120-150 |
Les feuilles extrudées de polystyrène choc sont formées sous vide à partir de rouleaux de feuilles ou directement à la sortie de l’extrudeuse. Les feuilles biorientées de polystyrène standard sont formées sous pression. Les températures sont de l’ordre de 120-150°C |
| Enduction | Température ambiante | Ce sont des suspensions aqueuses de fines particules de polystyrène plastifié ou non, en milieu neutre ou peu alcalin. Elles sont utilisées dans l’industrie du papier et pour l’apprêtage du tissu. |
| Usinage | Température ambiante | Le polystyrène standard, cassant et rigide, s’usine mal. Par contre, l’usinage du polystyrène choc ne pose pas de problème particulier, si ce n’est d’éviter les surchauffes locales de la matière par un refroidissement approprié. |
| Collage | Température ambiante ou 60 | Le polystyrène est collé à lui-même par dissolution dans un solvant ou un mélange de solvants. Les solvants les plus employés sont le toluène, la méthyléthylcétone, chlorure de méthylène, chloroforme. Le collage peut s’effectuer à froid ou à chaud (environ 60 °C). Le polystyrène peut être collé par des solutions de polystyrène à 10-20% dans un solvant ou par des colles epoxy. |
| Soudage | Température ambiante | Une autre technique de plus en plus utilisée est le soudage par ultra-sons ou par friction. |
| Coupe fil chaud | 400 |